冷启动卫星搜寻方法技术

本发明专利技术提供一种在冷启动状态下搜寻卫星的方法。所述方法首先搜寻一预定的或随机选取的卫星作为第一卫星。然后，根据所述第一卫星的搜寻结果（“命中”或“漏失”）以及所述第一卫星与其它卫星之间的相互关系选择一待搜寻的第二卫星。实际上是提供一初始权重因子表，于搜寻期间，依据搜寻结果以及卫星之间的相互关系对所述初始权重因子表进行更新。本发明专利技术所提供的方法可以缩短首次定位时间（ＴＴＦＦ），从而提供快速的冷启动卫星定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于卫星通讯领域中的卫星搜寻方法，尤指一种能够优化冷启动卫星搜寻并改进首次定位时间(time-to-fist-fix，TTFF)的卫星搜寻方法。
技术介绍
卫星定位技术被广泛地应用于各个领域。在卫星通讯系统中，例如全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)中，冷启动状态的含义指没有可利用的信息，如接收器位置、观察时间、卫星轨道信息(如卫星星历信息(almanac)或卫星精确轨道信息(ephemeris))。因此，也无法得知一可见卫星的识别码(ID)。除了卫星识别码之外，由卫星相对于使用者的运动状态决定的都卜勒(Doppler)频率也无法获知。如果上述系统采用分码多重存取(CDMA)讯号，以全球定位系统(Global Positioning System，GPS)为例，那么，亦需要获知卫星所使用的伪随机噪声(PRN)码的码相位以对卫星进行追踪。如上所述，卫星讯号的特性可以由如下变量决定卫星ID、都卜勒频率，以及PRN码相位。定位一个三维位置，至少需要使用四颗卫星。所需的首次定位时间(TTFF)取决于能够找到四颗可见卫星的时间。举例来说，从地面上可能能够观察到多达十二颗GPS卫星。那么，传统上，所有可能的卫星都会被依序搜寻，以便找到可见卫星。另外，每颗卫星的都卜勒频率和PRN码相位都是未知的。因而，需要花费大量的时间去尝试所有可能的值，以判定卫星的存在。通常，接收器通过关联性分析来搜寻可见卫星。关联性分析需要考虑到卫星ID(例如，全球定位系统(GPS)、伽利略(Galileo)、广域扩增系统(WAAS)、同步卫星导航覆盖服务(EGNOS)、行动服务自动化系统(MSAS)等系统的卫星)、码相位，以及都卜勒频率。此外，可利用序列及并行搜寻。例如，如果接收器具备四份可用关联器(Correlator)的话，可以同时搜寻四颗不同的卫星。为了搜寻一颗卫星，所有可能的码相位和都卜普勒频率都应被扫描。此处以一数值范例来说明。对于一接收器来说，假设可见GPS卫星以表列方式表示为{5，9，14，15，18，21，22，26，29，30}，所述接收器可利用一个关联器和十个关联器以分别搜寻并追踪卫星。扫描时间Ts定义为扫描可能的都卜勒频率和码相位全部范围所需的时间。如果一候选卫星为不可见，则一关联器在经历Ts搜寻时间之后会漏失(miss)所述卫星。另一方面，关联器会在经历平均为1/2Ts的搜寻时间之后命中(hit)一可见卫星。再者，假设数据解调位错误率为零。则在命中第一颗卫星之后需要750秒的时间来接收卫星星历信息(almanac)。在一颗卫星被命中后，平均还需要27.6秒的时间去接收所述卫星的卫星精确轨道信息(ephemeris)。采用GPS L1C/A码讯号的接收器的扫描时间Ts可以被计算出来。GPS L1C/A码讯号的每个码周期具有1023个码片(chip)。如果获取(acquisition)过程中码关联性的码分辨率为1/2码片，则码相位的不确定范围大小为2046。通常，接收器中使用相干(coherent)和非相干(incoherent)积分的结合，以增加获取的灵敏度。因此，一组特定备选的都卜勒频率和码相位的关联性周期(以ΔT表示)是相干时间(以Tc表示)与非相干计数(以Ti表示)的乘积。更进一步，都卜勒频率分辨率dF一般被设定为1/Tc，整个都卜勒范围以ΔF表示。基于上述假设，扫描时间Ts可以根据下述公式(1)计算出来 Ts=2046×ΔFdF×ΔT]]>=2046×ΔF1TC×(Ti×TC)]]>=2046×ΔF×Ti×TC2]]>(1)如果接收器使用1毫秒的Tc以实行相干积分，并且没有使用非相干积分，亦即Ti等于1，那么，扫描一10千赫兹(kHz)的都卜勒范围所需的扫描时间Ts为20.46秒。需要找到四颗卫星才能达成第一个位置点定位。假设一GPS卫星的连续搜寻顺序为1、2、......、32，则在可见卫星表列中的5、9、14和15号卫星会被依次命中。下表1示出了依序搜寻的结果。 表1 依序搜寻卫星的命中结果每颗卫星的可见度可以根据同一固定位置在不同时间点的观察统计结果得出。图3显示一特定位置的观察时间取样点的范例。例如，在图3中的观察时间取样点“8”，可观察到的可见卫星为SV5、9、14、15、18、21、22、26、29和30。从表1中可见，依序搜寻方案需要花费4.5Ts(＝110.07秒)的时间达成首次命中(卫星5被命中)，并需要花费13Ts+27.6＝345.58秒的时间来达成首次定位(卫星5、9、14和15被命中，且收集卫星15之精确轨道信息需要27.6秒)。为了找到可见卫星表列中的所有卫星，需要的时间为25Ts(611.5秒)。这些时间的长度不如人意地过长。因此，需要提供一种缩短寻找可见卫星所需时间的方案。
技术实现思路
为解决先前技术中冷启动状态下卫星定位时间长的问题，本专利技术的目的是提供一种在冷启动状态下搜寻卫星的方法，通过所述方法，卫星的首次定位时间(TTFF)可以缩短至较短时间，以提供快速的冷启动卫星定位。根据本专利技术在全球导航卫星系统(GNSS)中搜寻多颗卫星之一方法，首先搜寻第一卫星，所述卫星可以是预先设定的或随机选择的。然后，根据第一卫星的搜寻结果(命中(hit)或漏失(miss))以及第一卫星分别与其它卫星之间的相互关系，选择待搜寻的第二卫星。当某一颗卫星被找到，其余卫星搜寻的优先次序即会根据搜寻结果进行更新。根据更新后的卫星搜寻的优先次序，选取下一颗最有可能存在的卫星以搜寻。本专利技术在全球导航卫星系统(GNSS)中搜寻多颗卫星的另一所述方法包如下步骤搜寻候选卫星表列中的第一卫星；根据所述第一卫星之搜寻结果更新卫星的初始权重因子；根据更新后的权重因子选择第二卫星；搜寻所述第二卫星；以及根据第二卫星的搜寻结果更新卫星的权重因子。相较于先前技术，本专利技术提供的搜寻卫星方法可以通过根据搜寻到的卫星以及搜寻到的卫星与其它卫星间的相互关系，例如，权重因子，将卫星的首次定位时间(TTFF)缩短至较短时间，以提供快速的冷启动卫星定位。附图说明图1(包括图1A及图1B)为根据本专利技术一实施例的的流程图。图2(包括图2A及图2B)为显示本专利技术中所使用的条件可见度表的一范例。图3显示现有技术针对一固定位置，在不同观察时间取样点观察到的卫星可见度观察结果的范例。具体实施例方式以下将阐述本专利技术的详细实施例。根据本专利技术，一冷启动卫星的搜寻是从一候选卫星表列中搜寻一预定的或随机选取的第一卫星开始，所述表列中记录了所有或预定部分的可用卫星。另需预先提供一初始权重因子表，表中的初始权重因子在每当一颗卫星被搜寻之后便会被更新。所述等初始权重因子用于决定哪颗卫星具有最高的可见机率。举例来说，如果候选卫星表列中包括SV1、SV2、......、SV32等卫星，并且被搜寻过的卫星为SV1，那么，卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在全球导航卫星系统中搜寻多颗卫星的方法，所述方法应用于冷启动状态，其包含如下步骤：　　　　搜寻一先前卫星；以及　　　　根据所述先前卫星的搜寻结果以及所述先前卫星与其它卫星之间的相互关系，选择下一颗待搜寻的卫星。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤佐，黄工栓，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]